ESTUDO – Descoberta de gene responsável pelo dimorfismo sexual em aves é capa da revista Science

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Num artigo publicado na prestigiada revista Science por uma
equipa internacional, da qual faz parte a Universidade de Coimbra (UC), é
revelado, pela primeira vez, que mudanças na expressão de um só gene podem
originar diferenças dramáticas na coloração entre machos e fêmeas em aves.

As mulheres são de Vénus e os homens de Marte?
Na verdade,
no mundo animal as diferenças morfológicas entre machos e fêmeas não são exclusivas
dos seres humanos. Muitas espécies de aves evidenciam grandes diferenças na
coloração das suas fêmeas e machos, um fenómeno geralmente denominado por
Dicromatismo Sexual. Na maioria das espécies com dicromatismo sexual, os machos
apresentam penas com cores mais exuberantes enquanto que as fêmeas apresentam
cores menos vivas. Foi proposto pela comunidade científica que estas diferenças
na forma e tamanho entre mulheres e homens, bem como as diferenças na coloração
das aves fêmeas e machos têm a mesma explicação, a competição entre machos pela
atenção das fêmeas. Mas, embora os machos e as fêmeas possam ser diferentes no seu
tamanho, forma e coloração, a maior parte dos seus genomas é igual. 
Então, como
é possível que estas diferenças morfológicas entre sexos ocorram
?
Pela primeira
vez, um novo artigo na reputada Science revela como mudanças na expressão de um
só gene podem originar diferenças tão dramáticas na coloração entre machos e
fêmeas.
A descoberta foi feita por uma equipa interdisciplinar e
internacional da Universidade do Porto, Universidade de Coimbra, Universidade
Washington em St. Louis (USA) e Universidade de Auburn (USA). Os canários que
foram utilizados para este estudo não são os canários amarelos que todos nós
conhecemos, mas sim uma raça peculiar de canários vermelhos.
Estes canários vermelhos foram obtidos há várias décadas,
quando criadores cruzaram canários com uma espécie similar, mas vermelha, da
América do Sul, o Cardinalito da Venezuela. Os seus descendentes passaram a
ter no seu genoma um gene obtido a partir dos seus pais da América do Sul, que
permitiam-lhes produzir penas vermelhas, uma descoberta que foi feita pela
mesma equipa, liderada por Miguel Carneiro, em 2016.
Mas estes cardinalitos também têm outra característica que
os tornam diferentes dos canários, são sexualmente dicromáticos, tendo os
machos penas de cores vivas e as fêmeas cores esbatidas. Enquanto que na
maioria das novas variedades de canários vermelhos, não há diferenças entre
sexos, em uma em particular, essa característica foi selecionada. Nesta
variedade, os canários Mosaico, os genes para o dicromatismo sexual, herdados a
partir dos seus ancestrais sul-americanos, foi mantida.

«Os canários Mosaico proporcionaram-nos uma oportunidade
única para encontrar os genes responsáveis pelo dimorfismo sexual, porque
podemos criar canários nos quais a única diferença entre eles é o facto de
terem dicromatismo sexual ou não
», explica Miguel Carneiro, o investigador do
CIBIO-InBIO, Centro de Investigação em Biodiversidade e Recursos Genéticos,
InBIO Laboratório Associado, da Universidade do Porto que liderou o estudo.
Os investigadores anteciparam que, após tantos anos de
cruzamentos selecionados, o genoma dos canários Mosaico seria muito semelhante
ao dos canários amarelos, seus ancestrais, com exceção dos genes responsáveis
pelas diferenças na coloração entre machos e fêmeas. Esta hipótese foi provada
como estando correta. Os cientistas encontraram uma única região divergente no
ADN dos canários Mosaico, quando comparado com o ADN de outras variedades de
canários. Nesta região está um gene, que codifica uma enzima, a causa mais
provável para estas diferenças, a Beta-Caroteno Oxigenase 2 (BCO2). «É
surpreendente que estas diferenças tão drásticas na coloração das penas sejam
determinadas por um único gene
», explica Miguel Carneiro.
Mas como esta enzima causa estas diferenças?
«Ela degrada os
pigmentos vermelhos e amarelos. A diferença entre os machos com cores vivas e
as fêmeas com cores esbatidas é resultado da quantidade de pigmentos que são depositados
nas penas. Assim, este tipo de gene pode dar origem a machos mais coloridos e
fêmeas com menos cor» diz Ricardo Jorge Lopes, um dos primeiros autores do
estudo, autor da fotografia da capa, investigador do CIBIO-InBIO e Curador de
Aves no Museu de História Natural e da Ciência da Universidade do Porto.
Mas se tanto os machos como as fêmeas têm no seu genoma o
gene que codifica a enzima BCO2, como pode acontecer o dimorfismo sexual
?
«É
que não são só diferenças no gene BCO2 que permitem que aconteça o dicromatismo
sexual, mas sim onde este gene está “ligado” ou “desligado”. Conseguimos demonstrar
que a expressão de BCO2 difere entre sexos e é egulada de maneira diferente em
diferentes tecidos», explica Pedro Miguel Araújo, outro dos primeiros autores
do estudo, investigador do CIBIO-InBIO e do MARE (Centro de Ciências do Mar e
do Ambiente) da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra
(FCTUC).
«BCO2 é um gene já implicado na coloração em outros
contextos, mas esta é a primeira vez que foi identificado como sendo importante
para o dimorfismo sexual
», diz Małgorzata Gazda, antiga aluna de doutoramento
da Universidade do Porto e também primeira autora do estudo. «O BCO2 aparece
regularmente ligado a vários sistemas (humanos, outros mamíferos, ratos,
lagartos) implicados em várias características, demonstrando assim a sua
importância no metabolismo e na coloração
».
Finalmente, para verificar se a descoberta seria limitada
aos canários ou se explica a base genética do dicromatismo sexual mais em
geral, os investigadores olharam para os padrões de expressão deste gene em
outras espécies da mesma família. Foi bastante excitante quando se verificou
que o BCO2 também é expresso diferencialmente nessas outras espécies.
«Colocar a nossa descoberta dentro de um contexto mais amplo
foi a parte mais empolgante do projeto. Os cientistas procuram padrões gerais
na natureza e neste caso, este parece ser um mecanismo comum para o dicromatismo
sexual em aves
», diz Miguel Carneiro.
A plumagem das Aves foi considerada, durante muito tempo, um
fenómeno para além da compreensão humana – um presente dos deuses. Agora,
conhecemos um mecanismo subjacente às diferenças de cores entre machos e fêmeas.
Essa descoberta permitirá que os cientistas estudem a evolução da expressão das
cores em machos e fêmeas e contribuirá para entender como as estratégias de acasalamento
e de nidificação, pressões de predação e a luz ambiental afetam a evolução da
coloração em aves. Pode até nos ajudar a perceber melhor como evoluímos.